دانلود رایگان ترجمه مقاله ارزیابی ظرفیت های عمودی و افقی تحمل پی سطل در خاک رس – الزویر ۲۰۱۲

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

چکیده :
مقاله حاضر ،نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل المان محدود سه بعدی ازپی سطلی که به طور طبیعی خاک رس یکنواخت ،تحت شرایط زهکشی نشده تحکیم شده است را ارائه میکند. پاسخ تنش- کرنش از خاک رس با استفاده از معیارTresca شبیه سازی شده است. . ظرفیت باربری عمدتا وابسته به نسبت ابعاد شالوده سطلی محاسبه و یافت می شود. بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل، معادلات جدیدی برای محاسبه ظرفیت باربری عمودی و افقی پیشنهاد شد.
در معادلات پیشنهادی، ظرفیت عمودی شامل مقاومت باربری نهایی و مقاومت در برابر اصطکاک پوست ، در حالی که ظرفیت افقی شامل مقاومت نرمال، مقاومت برشی محوری، و مقاومت برشی شالوده است. مقایسه نتایج عددی نشان می دهد که معادلات ارائه شده ی ظرفیت های پی سطلی در خاک رس یکنواخت یا غیریکنواخت به درستی پیش بینی شده است.
۱٫مقدمه :
شالوده سطلی یک پی سطحی دایره ای با محیط اطراف دامنه است. پی سطلی شده به طور گسترده درامکانات دریایی استفاده میشود، از جمله سکوها، توربین های بادی، برای سازه های ژاکتی (Tjelta و Haaland، ۱۹۹۳؛ Bransby
و رندولف، ۱۹۹۸؛ Houlsby etal.، ۲۰۰۵؛ لوقا etal.، ۲۰۰۵) .
دامنه های یک پی سطلی برای اولین بار به بستر اقیانوسها توسط وزن خود نفوذ کرده است . علاوه بر نفوذ بدست آمده
توسط پمپاژ آب از شالوده سطلی ، مکش فشار در داخل آن را ایجاد میکند. هنگامی که صفحه- بالا از اعضای سطل در می آید نفوذ متوقف میشود که در ارتباط با بستر دریا و فشار مکش خاک مسدود شده در دامنه محدود میشود .
مطالعات متعددی بر روی پی سطلی در خاک رس انجام شده بوده اند .در مطالعات عددی قبلی فرض شده است که هر دو بنیان یک پی نواری محدود شده در المان محدود (FE) دو بعدی (۲D) تجزیه و تحلیل شده بود (Bransby و راندولف، ۱۹۹۸، ۱۹۹۹؛
یون و Bransby، ۲۰۰۷a، ب. Gourvenec، ۲۰۰۸؛ Bransby و یون،۲۰۰۹) و یا سطح معادل شالوده مدور سه بعدی(۳D) FE با مدل سازی جایگزینی از پی تجزیه و تحلیل میشود . (Taani و کریگ، ۱۹۹۵؛ Bransby و راندولف،۱۹۹۸).
چند مطالعات عددی ۳D FE برای تجزیه و تحلیل برای توربین های بادی (ژانگ و لیو، ۲۰۱۰)، و
موارد لنگر مکش (Sukumaran و همکاران، ۱۹۹۹؛. منجمی و رازک، ۲۰۰۹) بر روی پی سطلی انجام شده است .ظرفیت باربری پی سطلی به طور قابل توجهی توسط عمق جایگزینی دامنه برای شکل ۳D تحت تاثیر قرارمی گیرد .
جایگزینی عمیق تر شالوده سطلی ،ظرفیت عمودی و افقی بیشتری را نسبت به بسیج اصطکاک جانبی و مقاومت جانبی در امتداد دامنه را باعث میشود .
هندسه یک شالوده ۳Dباید با در نظر گرفتن اثر شکل و تعامل خاک-سطلی مدلسازی شده. علاوه بر این، معادلات طراحی قبلی بر اساس نتایج عددی که دارای محدودیت های فوق الذکر است توسعه یافته اند بنابراین، توسعه معادلات طراحی بر اساس نتایج عددی دقیق، که بر روی تعاملات ۳D خاک-ساختار وشکل دقیق شالوده سطلی درنظر گرفته میشود لازم است.
در مطالعه حاضر، مجموعه ای از تجزیه و تحلیل ۳DFE به منظور بررسی اثر نسبت ابعاد شالوده سطلی نرم،
L / D، که در آن L طول دامنه و D قطر شالوده است، بر روی ظرفیت باربری سطلی پی برای توربین های بادی عمودی (V0) و افقی (H0) انجام شد . نسبت L / D معمولا کمتر از۱ است، همانطور که در شکل ۱نشان داده شده است. به طور معمول شرایط خاک
رس یکنواخت ،تحکیم یافته در نظر گرفته شد .حال، بارگذاری عمودی و افقی اعمال شده و اثر نسبت L / D بر روی
ظرفیت با دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سوالات طراحی ساده بوده اند که بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل ارزیابی ظرفیت های عمودی و افقی توسعه یافته اند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Abstract

The present paper presents the results of three-dimensional finite element analyses of bucket foundations in normally consolidated uniform clay under undrained conditions. The stress–strain response of clay was simulated using the Tresca criterion. The bearing capacities were calculated and found to be largely dependent on the aspect ratio of the bucket foundation. Based on the results of the analyses, new equations were proposed for calculating vertical and horizontal bearing capacities. In the proposed equations, the vertical capacity consisted of an end-bearing resistance and a skin friction resistance, whereas the horizontal capacity consisted of a normal resistance, a radial shear resistance, and a base shear resistance. Comparison of the numerical results showed that the proposed equations properly predicted the capacities of the bucket foundations in uniform or non-uniform clays.

۱٫ Introduction

A bucket foundation is a circular surface foundation with thin skirts around the circumference. Bucket foundations have been used extensively in offshore facilities, such as platforms, wind turbines, or jacket structures (Tjelta and Haaland, 1993; Bransby and Randolph, 1998; Houlsby et al., 2005; Luke et al., 2005). The skirt of a bucket foundation is first penetrated into the seabed by a self-weight. Further penetration is achieved by pumping water out of the bucket foundation, creating a suction pressure inside it. Penetration stops when the top-plate of the bucket comes in contact with the seabed, and the suction pressure confines a plugged soil within the skirt. Several studies on bucket foundations in clay have been conducted. Previous numerical studies assumed that the foundation was either a skirted strip foundation in two-dimensional (2D) finite element (FE) analyses (Bransby and Randolph, 1998, 1999; Yun and Bransby, 2007a,b; Gourvenec, 2008; Bransby and Yun, 2009) or an equivalent surface circular foundation in threedimensional (3D) FE analyses without modeling the embedment of the foundation (Tani and Craig, 1995; Bransby and Randolph, 1998). A few numerical studies have performed 3D FE analyses on bucket foundations for wind turbines (Zhan and Liu, 2010), and suction anchor cases (Sukumaran et al., 1999; Monajemi and Razak, 2009). The bearing capacity of the bucket foundation is significantly affected by the skirt embedment depth or 3D shape. Deeper embedment of the bucket foundation induces more vertical and horizontal capacities attributable to the mobilization of the side friction and the lateral resistance along the skirt. A 3D geometry of the foundation should be modeled to consider the shape effect and the soil–bucket interaction. In addition, previous design equations have been developed based on numerical results, which have the aforementioned limitations. Therefore, the development of design equations based on accurate numerical results, which consider 3D soil-structure interactions and the exact shape of the bucket foundation is necessary. In the present study, a series of 3D FE analyses were performed to evaluate the effect of the aspect ratios of the bucket foundation, L/D, where L is the skirt length and D is foundation diameter, on the vertical (V0) and horizontal (H0) bearing capacities of bucket foundations for wind turbines. The L/D ratio is usually less than 1.0, as shown in Fig. 1. The soil condition was assumed to be normally consolidated uniform clay. The vertical and the horizontal loadings were applied, and the effect of the L/D ratio on the capacity was carefully analyzed. Simple design equations were developed based on the results of the analyses to evaluate vertical and horizontal capacities.